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Mineralische Düngung

Leicht lösliche und synthetische Mineraldünger (Finck, 2007; Schubert, 2011) sind in der ÖL verboten. Das gilt insbesondere für die N-Düngemittel. Die übrigen Nährstoffe dürfen aber bei nachgewiesenem Bedarf durch mineralische Düngemittel zugeführt werden. Spezifische Aspekte und Probleme der Versorgung mit Nährstoffen werden auch in den Kapiteln 1.2.1, 1.2.3, 1.2.4 u. 1.2.5 sowie in den Kapiteln 1.3.1, 1.3.3, 1.4.5, 2.5.3, 3.5 u. 6.2 behandelt.

Mineralische Stickstoff-Dünger sind meist NH4NO3, (NH4)2SO4 und KNO3. Diese synthetischen N-Dünger werden aus NH3 und HNO3 hergestellt. Salpetersäure wird technisch wiederum durch katalytische Oxidation ebenfalls aus NH3 gewonnen. Die Synthese von NH3 beruht auf dem Haber-Bosch-Verfahren, bei dem ein Gasgemisch aus H2 und N2 an einem Eisenoxid-Mischkatalysator bei 250–350 bar Druck und 450–550 °C zur Reaktion gebracht wird. Weitere wichtige leicht lösliche synthetische N-Düngemittel sind aber auch Harnstoff (CO(NH2)2), Kalkstickstoff (CaCN2) und Kalkammonsalpeter (Mischung aus 76 % NH4NO3 und 24 % CaCO3). Physiologisch sauer wirkende Düngemittel wie (NH4)2SO4 und Harnstoff senken den Boden-pH und beeinflussen dadurch die Bodenfruchtbarkeit negativ. Hohe Konzentrationen von NH4+ und insbesondere NH3 können toxisch auf Bodenorganismen wirken. Eine mineralische N-Düngung hat aber vor allem indirekte negative Auswirkungen auf die Bodenfruchtbarkeit:

 Bewirtschaftungsfehler, z. B. Verdichtung, werden verdeckt.

 Mineralische N-Düngemittel werden zur Beschleunigung der Jugendentwicklung im Überschuss gegeben. Die nicht von den Pflanzen aufgenommene N-Menge wird in das Grundwasser ausgewaschen und kann damit potenziell Trinkwasser belasten.

 Hohe N-Gaben führen zu einem lockeren Pflanzengewebe, das leichter von parasitischen Pilzen befallen wird, die mit Fungiziden behandelt werden müssen.

 Zum Erhöhen der Standfestigkeit müssen die Halme von Getreidepflanzen kurz gespritzt werden.

 N-reiche Pflanzen sind häufig auch attraktiver für parasitische Insekten, wie Blattläusen, die mit Insektiziden behandelt werden müssen.

Phosphor kommt in Böden und Organismen überwiegend als Phosphat vor (PO43–). Organisch gebundene Phosphonate sind sehr selten (PO33–). Als Mineraldüngemittel sind in der ÖL nur die schwer löslichen Rohphosphate erlaubt. P-Düngung führt generell zu einer Anreicherung von Uran und Cadmium (Cd) im Boden. So können biogene Rohphosphate, die aus Knochenlagerstätten entstanden sind, 20–100 mg Cd/kg enthalten, während magmatische Rohphosphate besonders arm an Cd sind. In diesen ist allerdings die P-Konzentration häufig niedriger als in biogenen Rohphosphaten. Wie stark die Bodenfruchtbarkeit durch die Uran- und Cd-Zufuhr mit der mineralischen P-Düngung beeinträchtigt wird, ist nicht genau bekannt.

Die Elemente Kalium und Magnesium sind in der Natur weit verbreitete Mineralstoffe, die für alle Organismen unentbehrlich sind. Kalisalze werden nach wie vor auch in Deutschland im Bergbau gewonnen und zu KCl oder zu K2SO4 als Düngemittel aufbereitet. Eine ausreichende K-Versorgung im Boden erhöht die Wassernutzungseffizienz von Pflanzen, d. h. der unproduktive Wasserverbrauch sinkt und Pflanzen können Trockenperioden besser überstehen. Hohe K-Gehalte im Boden verbessern die Regulation der Spaltöffnungen (Stomata) in den Blättern, erhöhen aber auch die mittlere Durchwurzelungsgeschwindigkeit. K-Mangel in Verbindung mit N-Überschuss erhöht die Schädlings- und Krankheitsanfälligkeit von Pflanzen. Zu hohe Gaben von K zu Lösslehmen fördert die Verschlämmung dieser Böden, insbesondere weil K-Düngemittel auch relative hohe Na-Gehalte aufweisen können. Auf leichten Sandböden ist dagegen zu beachten, dass K leicht ausgewaschen wird.

K2SO4 darf in der ÖL bei K-Mangel eingesetzt werden und verbessert gleichzeitig die S-Versorgung, während KCl verboten ist. Die meisten Obst- und Gemüsekulturen sind Chlorid empfindlich und reagieren insbesondere während der Keimung und Jugendentwicklung sensibel auf ein hohes Chloridangebot. Insbesondere im Stärkekartoffelanbau wird K2SO4 als Dünger eingesetzt, wo dieser den Assimilattransport von den Blättern in die Knollen ungestört ablaufen lässt. Zum Stabilisieren der Ernteerträge, aber auch zum Erhalt der Bodenfruchtbarkeit, ist auf eine ausreichende Versorgung der Pflanzen mit K- und Mg-Düngemitteln, z. B. mit Magnesia-Kainit zu achten.

Schwefel ist ein gelber, nichtmetallischer Feststoff, der in einer Vielzahl von Modifikationen vorkommt. In der Natur kommt S in den meisten Fällen als Sulfat (SO42–) aber auch als Sulfid (S2–) vor. S ist in den Aminosäuren Cystein, Cystin und Methionin, im Koenzym A, in Fe-haltigen Kofaktoren sowie in den Vitaminen B1 und B7 enthalten. Viele Mikroorganismen können bei anaeroben Verhältnissen in Böden aus der Reduktion von SO42– zu H2S Energie gewinnen. Durch die Rauchgasentschwefelung sind S-Einträge in Deutschland stark gesunken. Während Anfang der 1980er Jahre die Immissionen noch über 50 kg S/ha/Jahr betrugen, ist der Eintrag heute ca. auf 10 kg S/ha/Jahr gesunken. In der ÖL wird der S-Versorgung zu wenig Beachtung geschenkt. Der häufig beobachtete Rückgang der Leguminosenerträge kann daher an S-Mangel liegen, da speziell mehrschnittige Futterleguminosen einen hohen S-Bedarf haben. Aus diesem Grund führte eine S-Düngung auch auf Lehmböden zu einer Steigerung der Trockenmassebildung von Luzerne. Eine S-Düngung von 60–100 kg S/ha/a verbessert und stabilisiert die Erträge von Leguminosen, was auf einer erheblich verbesserten N2-Fixierungsleistung der Knöllchenbakterien beruht. Da SO4 relativ mobil ist und damit auch leicht ausgewaschen werden kann, muss eine S-Düngung hinsichtlich Zeitpunkt und Menge an die Standortverhältnisse angepasst werden. Bei einer Düngung mit elementarem Schwefel sollte aber bedacht werden, dass dieser durch seine Oxidation im Boden physiologisch sehr sauer wirkt und zu einer sehr starken Reduzierung des pH-Werts führt. Diese Reduzierung könnte manchmal, z. B. bei der Mobilisierung von P aus Rohphosphaten, erwünscht sein.

Organische Düngung

In organischen Düngemitteln liegen die zu düngenden Nährstoffe in C-haltigen Verbindungen gebunden vor (Finck, 2007; Schubert, 2011). Organische Dünger sind meist Abfallstoffe tierischen oder pflanzlichen Ursprungs aus der Landwirtschaft, d. h. Wirtschaftsdünger (z. B. Stallmist, Jauche, Gülle und Stroh). Sie können aber auch außerhalb der Landwirtschaft zum Teil in großen Mengen anfallen, das sind dann Sekundärrohstoffdünger (z. B. Kompost, Grünguthäcksel, Gärreste, Biogasgülle, Leguminosenschrote, Hornmehle). Damit organisch gebundene Nährstoffe eine wachstumsfördernde Wirkung haben können, müssen die organischen Düngemittel von den Bodenorganismen mineralisiert werden, d. h. in eine pflanzenverfügbare Form überführt werden. So muss Eiweiß zu Aminosäuren abgebaut und dann zu NH4+ und NO3– umgewandelt werden. Neben der Nährstoffwirkung haben organische Düngemittel in der Regel auch eine Humuswirkung, d. h., sie erhöhen potenziell die Humusgehalte von Böden (s. Kap. 1.2.1 u. Tab. 1.5). Weiterhin fördern organische Düngemittel als Nahrungsgrundlage generell das Bodenleben, sowohl hinsichtlich der Mikroorganismen, als auch der Bodentiere.

Organische Düngemittel entfalten ihre Wirkung auf Pflanzen langfristiger und werden in der Regel weniger schnell ausgewaschen als mineralische Dünger. Eine wichtige Kennzahl für die N-Freisetzung aus organischen Düngemitteln ist das C/N-Verhältnis. Neben dem N-Gehalt (Tab. 1.7) sind aber auch die Gehalte an den anderen Makronährstoffen P, S, K, Ca und Mg von Bedeutung. Auch Mikronährstoffe wie Zn, Cu und Fe werden dem Boden durch organische Dünger zugeführt. In einigen organischen Düngemitteln können diese im Übermaß vorhanden sein und so als Schwermetalle auch die Bodenfruchtbarkeit beeinträchtigen. Weitere Qualitätskenngrößen sind die Abwesenheit von organischen Schadstoffen sowie krankheitserregenden Mikroorganismen (Pathogene: z. B. Viren, Salmonellen, Parasiten). Auch Unkrautsamen sollen nicht in großen Mengen in organischen Düngemitteln vorkommen.

Wirtschaftsdüngemittel. Stallmist ist die bei der Viehhaltung in Ställen anfallende Mischung von festen und flüssigen Bestandteilen der Exkremente (Dung und Urin) von Tieren mit der Einstreu als Bindemittel. Diese Einstreu besteht meistens aus Stroh, manchmal auch aus Holzspänen oder Holzhackschnitzeln, heute selten aus Laubstreu, oft vermischt mit dem vom Vieh nicht verzehrten Futter. Zahlreiche Langzeitversuche haben gezeigt, dass eine Düngung mit Stallmist oder Stallmistkompost die Humusgehalte von Ackerböden steigert und dadurch die Bodenfruchtbarkeit nachhaltig fördert (s. Kap. 1.2.1 u. Tab. 1.5).

Bei der Heißrotte auf dem Misthaufen werden Krankheitserreger abgetötet und insbesondere die Zusammensetzung der Mikroorganismen-Gemeinschaft in einer Weise geändert, die auch nach der Ausbringung auf Ackerböden Bestand hat. Fäkalkeime aus den Exkrementen und schnell wachsende Stroh abbauende Pilze werden durch langsam wachsende Actinobakterien verdrängt. Diese gram-positiven Bakterien bilden Myzel-artige Kolonien und sind daher im deutschen Sprachraum auch als „Strahlenpilze“ bekannt. Actinobakterien sind typische Bodenmikroorganismen und wichtige Gegenspieler von Pilzen, insbesondere von parasitischen Pilzen, aber auch von Fäkalkeimen aus dem Dung. Während der Heißrotte auf dem Misthaufen (bis 70 °C) werden auch Huminstoffe gebildet, die in Böden als Dauerhumus nur langsam umgesetzt werden. Auch die ausgeglichenen Verhältnisse von N, P und S im Stallmist führen dazu, dass dieser eine Humus aufbauende Wirkung hat. Die direkte Nährstoffwirkung von Stallmist auf das Wachstum von Pflanzen ist, insbesondere im Vergleich zu Jauche und Gülle, relativ gering.

Die Mistqualität hängt insbesondere vom Stroh/Dung-Verhältnis ab und von der Tierart, die diesen Dung liefert. Ein niedriger Strohanteil führt zu niedrigeren Temperaturen während der Heißrotte, wodurch die Hygienisierung des Stallmistes beeinträchtigt wird. Ein niedriger Strohanteil kann auch anaerobe Bereiche im Miststapel erzeugen, wodurch Fäulnisprozesse, z. B. Eiweißgärungen durch anaerobe Bakterien (z. B. Clostridium perfringens und andere) begünstigt werden. Dabei entstehen unangenehme Gerüche, die durch die Bildung von z. B. Buttersäure und flüchtigen Aminen verursacht werden. Wirtschaftsdünger von Wiederkäuern haben niedrigere Gehalte an Cellulose, N, S und P, aber einen höheren K-Gehalt als die von Schweinen und Hühnern (Tab. 1.7). Der Dung von Pferden hat einen sehr viel höheren Cellulosegehalt als der von Rindern, aber ähnliche Nährstoffgehalte. Ein höherer Cellulosegehalt fördert Aktivität und Wachstum von Bodenmikroorganismen, wodurch vorübergehend auch Stickstoff in ihrer Körpersubstanz festgelegt werden kann, was zur N-Immobilisierung führt. Langzeitversuche wurden und werden vor allem mit Rindermist durchgeführt. In welchem Ausmaß andere Mistqualitäten die Bodenfruchtbarkeit in einer anderen Art und Weise als Rindermist beeinflussen, ist nicht genau bekannt.

Stallmist sollte gut ausgreift oberflächlich in einer dünnen Schicht ausgebracht werden, wenn dieser als Regenwurmfutter, Verdunstungs-, Verschlämmungs- und Erosionsschutz dienen soll. Zum Aktivieren der Bodenmikroorganismen können auch größere Mengen an Stallmist flach eingearbeitet werden. Auf keinen Fall sollte Stallmist in über 15 cm Tiefe in tonige Böden oder in über 20 cm Tiefe in lehmige Böden eingearbeitet werden, da dieser dort durch seinen hohen Sauerststoffbedarf zu anaeroben Gärungsprozessen führen würde. Dabei entsteht neben belastenden organischen Säuren (z. B. Essig- und Buttersäure) auch der für Pflanzen und die meisten Bodenorganismen giftige Schwefelwasserstoff (H2S). Die Düngung mit Stallmist kann zu einer erheblichen Zunahme an mikrobieller Biomasse in Böden führen, insbesondere wenn diesen lange Zeit kein Stallmist zugeführt wurde. Diese Zunahme kann auch zu einer gewissen N-Festlegung und damit zu einer leichten Ertragsdepression von Nutzpflanzen führen, die nachlässt und sich sogar umkehrt, wenn sich durch regelmäßige Stallmistzufuhr ein neues Gleichgewicht einstellt. Weitere Probleme einer Düngung mit Stallmist sind Nährstoffverluste während der Lagerung. Stickstoff geht vor allem gasförmig als NH3 verloren, während K leicht ausgewaschen wird, wenn die Mistlagerstätte nicht überdacht ist. Auswaschungsverluste gibt es insbesondere bei einer Lagerung von Stallmist auf Feldmieten.

Die in Gruben gesammelten flüssigen Exkremente von Nutztieren, vor allem Urin, werden in der Landwirtschaft als Jauche bezeichnet. Diese ist in der Regel das Nebenprodukt der Stallmistaufstallung. Die Jauche wird gelegentlich mit einem Saugrohr in Jauchefässer oder andere Behälter abgepumpt und als Dünger auf Acker und Grünland verteilt. Gülle weist höhere K- und N-Gehalte als Jauche auf (Tab. 1.7). Die Nährstoffe werden durch Gärprozesse zu einem erheblichen Teil mineralisiert. So wird organisch gebundener Stickstoff zu NH4+ abgebaut und ist damit für die Pflanzen sofort verfügbar. Jauche kann daher ähnlich wie ein mineralischer N-Dünger eingesetzt werden, wodurch sie ähnliche Vor- und Nachteile für die Bodenfruchtbarkeit aufweist.

Gülle ist ein Wirtschaftsdünger, der aus einem Gemisch von Urin und Kot landwirtschaftlicher Nutztiere besteht, die ohne Einstreu auf Spaltenböden gehalten werden. Hohe Gehalte an N, P, K und anderen Nährstoffen können Gülle zu einem wichtigen Dünger machen (Tab. 1.7). Da Gülle ständig anfällt, ihre Verwertung jedoch nur zeitweilig erfolgen kann, ist ihre mehrmonatige Zwischenlagerung erforderlich. Die Lagerung erfolgt in offenen Systemen, den Güllebehältern, in denen durch Absetzvorgänge verklumpte Schwimm- und Sinkschichten entstehen können. Diese müssen mit Rührwerken vor der Ausbringung zerteilt werden. Die Ausbringung auf die Bodenoberfläche ist mit Nährstoffverlusten verbunden. Vor allem NH3 kann verloren gehen. Die Gülle sollte daher unmittelbar nach der Ausbringung und am besten direkt beim Ausbringen in den Boden eingearbeitet werden. Entsprechende technische Vorrichtungen sind Schleppschlauch- und Schlitzschuhverteiler an den Güllefässern. Diese vermindern neben Nährstoffverlusten auch Geruchsbelästigungen.

Tab. 1.6 Mittlere Trockenmasse- und Nährstoffgehalte von Wirtschaftsdüngemitteln (KTBL, 2009)
		TM (%)	Nt (kg/t FM)	NH4-N (kg/t FM)	P (kg/t FM)	K (kg/t FM)
Stroh		85			1.4	11.6
Festmist	Rind	20	4,8		1,2	6,6
	Schwein	22	7,0		2,9	6,0
	Schaf	25	8,0	0,6	1,3	5,8
	Pferd	30	3,9		1,4	5,8
	Huhn	48	27,0	7,0	7,5	13,4
Jauche	Rind	2,0	1,7	1,2	0,1	3,8
	Schwein	1,5	2,8	2,5	0,2	2,7
Gülle	Rind	10	4,9	2,5	0,9	6,0
	Schwein	5	6,5	4,5	1,4	2,7

Wenn Gülle im Übermaß oder in Jahreszeiten ausgebracht wird , in denen die Vegetation die enthaltenen Nährstoffe nicht aufnehmen kann, so steigt die Gefahr der Nährstoffauswaschung in tiefere Bodenschichten bis zum Grundwasser und der Abschwemmung in Oberflächenwasser. NH4+, NO3– sowie PO43– können Gewässer mit Nährstoffen überfrachten (eutrophieren) und dadurch unter anderem Algenblüten verursachen und Fischsterben auslösen. Es bestehen nach der Düngeverordnung also aus gutem Grund grundsätzliche Ausbringverbote bei überschwemmten, wassergesättigten, tiefgefrorenen und schneebedeckten Böden, sowie in der winterlichen Kernsperrzeit vom 1. November bis 31. Januar auf Ackerflächen bzw. vom 15. November bis 31. Januar auf Grünland. Für den Gemüse- und Obstbau verbietet sich die Gülledüngung grundsätzlich, da über den Tierkot Krankheitserreger (z. B. Salmonellen) in die Erde gelangen können.

Wie mineralische N-Dünger ziehen auch hohe Gaben an Gülle entsprechende Pflanzenschutzmaßnahmen nach sich. In den 1970er und 1980er Jahren war in Deutschland und weiteren Ländern ein erheblicher Anstieg der Nitratgehalte im Grundwasser zu verzeichnen. Eine der Hauptursachen war die Zunahme der Gülledüngung in Kombination mit exzessiver Mineraldüngung. Strengere Regelungen zur Ausbringung mit Ausbringungsverboten außerhalb der Vegetationszeit sowie die Verpflichtung der Landwirte, ausreichende Lagerkapazitäten vorzuhalten, konnten das Problem eingrenzen und eine allmähliche Senkung der Nährstoffgehalte im Grundwasser einleiten. Die NH3-Ausgasung aus Güllebehälter in die Atmosphäre führt zu einer großen Umverteilung des Nährstoffs Stickstoff, worunter insbesondere Wälder und Moore leiden, die keine Stickstoffeinträge vertragen. Gülle steht in der Öffentlichkeit für eine nicht artgerechte Massentierhaltung und für eine Überfrachtung der Umwelt mit Nähr- und Schadstoffen. Die Güllewirtschaft ist damit zu einem Symbol für die nicht-nachhaltige Intensivlandwirtschaft geworden, die zudem auch durch das Heranzüchten von Antibiotika resistenten Bakterienstämmen die Gesundheit der Allgemeinheit zu bedrohen scheint. Die Akzeptanz der Güllewirtschaft wird noch dadurch weiter gesenkt, dass das Ausbringen von Gülle zu einer ganz erheblichen Geruchsbelästigung im ländlichen Raum führt. Häufig ist die Massentierhaltung damit verbunden, dass die Gülle nicht gleichmäßig auf alle Ackerflächen eines Betriebes verteilt wird, sondern Stall nah konzentriert ausgebracht wird.

Eine zu selten beachtete Gefahr für die Bodenfruchtbarkeit ist die Ausbringung der Gülle auf die landwirtschaftliche Nutzfläche mit den Gülletankwagen. Dies erfolgt insbesondere im Frühjahr, wenn die Böden durch einen hohen Wassergehalt sehr druckempfindlich sind. Die Kombination von schneller Straßenfahrt und Feldfahrt auf wenig tragfähigen Böden unter Last stellt eine Herausforderung für das Landbau-Management dar. Es sollte geprüft werden, ob Straßentransport und Ausbringung auf dem Feld mit getrennten Fahrzeugen erfolgen oder ob eine Reifendruckregelanlage eingesetzt werden kann.

Ob eine Düngung von Gülle gemeinsam mit der Einarbeitung von Stroh eine Humus aufbauende Wirkung wie Stallmist hat, ist bis jetzt nicht genau geklärt (s. Kap. 1.2.1, Tab. 1.5). Die Möglichkeit besteht, wenn Gülle gleichzeitig mit Stroh in einer Art Flächenkompostierung gemeinsam eingearbeitet wird. In der Praxis erfolgen aber die Ausbringung von Gülle und das Einarbeiten von Stroh häufig zu verschiedenen Zeitpunkten. Die Mikroorganismen-Gemeinschaft der Gülle besteht hauptsächlich aus anaeroben und mikroaeroben Fäkalkeimen, die negative Auswirkungen auf die Lebewelt von Böden haben können. Diese hemmende Wirkung der Gülle auf Bodenorganismen kann unter Umständen zu einer Humusanreicherung führen, da die Aktivität und der Umsatz der Bodenmikroorganismen reduziert sind.

Stroh verbleibt mit einer Menge von 5–10 t/ha Trockensubstanz (TS) nach der Ernte auf der Ackerfläche, wenn es nicht abgefahren wird. Dies entspricht einer N-Menge von 50–220 kg/ha, einer P-Menge von 15–50 kg/ha und einer K-Menge von 40–100 kg/ha (Tab. 1.7). Die wichtigsten Qualitätsfaktoren des Strohs für den Abbau sind der Lignin- und Stickstoffgehalt sowie die mikrobielle Besiedlung während des Abreifens (Jörgensen, 2011). Mit zunehmendem Gehalt an Lignin wird Stroh langsamer abgebaut. Häufig haben Ernterückstände von Pflanzen mit einem engen C/N-Verhältnis (z. B. Raps und Luzerne) bei einem hohen Eiweißgehalt auch einen niedrigen Ligningehalt und können entsprechend schnell abgebaut werden. Dieser Unterschied könnte aber auch auf die wesentlich intensivere Besiedlung mit Pilzen zurückzuführen sein. Der Strohabbau an einem Standort hängt vor allem von der Witterung, und hier insbesondere von den Niederschlägen und den daraus folgenden Wassergehalten im Boden. Der September ist in den meisten Regionen Deutschlands ein relativ trockener Monat. Die Lignin-Cellulose-Komplexe in den Zellwänden des Strohs werden vor allem durch Weißfäulepilze (z. B. Trichocladium-Arten) abgebaut, welche einen hohen Anspruch an die Wasserversorgung haben. Andererseits hat der Abbau der Lignin-Cellulose-Komplexe einen hohen Sauerstoffbedarf, so dass zu hohe Wassergehalte hemmend wirken. Regenwürmer, insbesondere der große Tauwurm (Lumbricus terrestris), spielen in diesem Zusammenhang eine wichtige Rolle, denn sie ziehen Stroh aus der Mulchschicht aktiv in ihre Gänge hinein, wo genügend Feuchtigkeit und Sauerstoff für die Stroh zersetzenden Pilze vorhanden sind. Von diesen Pilzen ernährt sich dann der Regenwurm.

Wenn genügend Feuchtigkeit vorhanden ist, fördern höhere Temperaturen natürlich den Strohabbau, aber es werden auch zwischen 0 und 4 °C signifikante Mengen abgebaut, insbesondere von den leicht verfügbaren organischen Fraktionen, wie z. B. Eiweiß. Bei gleicher Temperatur und optimalen Wassergehalten unterscheiden sich Böden nicht in ihrer Fähigkeit zum Strohabbau, d. h. weder pH-Wert noch Ton- und Humusgehalte haben einen Einfluss. Allerdings kann der Witterungsverlauf dann doch den Strohabbau bodenspezifisch sehr unterschiedlich beeinflussen. Ein Starkregenereignis kann in einem Sandboden optimale Abbaubedingungen schaffen, in einem Lösslehm aber zu oberflächlicher Verschlämmung und dadurch zu Luftmangel führen, während in einem Tonboden die Regenmenge vielleicht nicht ausreichen kann, um ihn genügend anzufeuchten. Im Gegensatz zu den physikalischen (Tongehalt) und chemischen (Humusgehalt, pH-Wert) Bodeneigenschaften haben die biologischen einen sehr großen Einfluss auf den Strohabbau, was sowohl für die Bodentiere wie den Regenwurm, als auch für die Mikroorganismen gilt. Der Strohabbau erfolgt in einem Boden, in den regelmäßig Stroh eingearbeitet wurde, mit einer deutlich höheren Rate als in einem Boden, der nur mit Stallmist gedüngt wurde. Pilze, die tote organische Substanz als Nahrung nutzen, stehen im Verdacht, in hohem Maße auch Humus abzubauen. Durch regelmäßige Strohzufuhr wird im Boden die Struktur der mikrobiellen Gemeinschaft so verändert, dass sich die Abbauintensität von Stroh drastisch erhöht.

Die wichtigsten Maßnahmen, die Landwirte zur Förderung des Strohabbaus durchführen können, sind:

 Stroh kurz häckseln (möglichst kleiner 5 cm),

 Stoppellänge so kurz wie möglich (möglichst kleiner 10 cm),

 gleichmäßige Verteilung der Ernterückstände auf die Arbeitsbreite des Mähdreschers,

 Bodenbearbeitung zur besseren Strohverteilung schräg zur Mährichtung,

 möglichst flaches Einarbeiten (5–8 cm). Flachere Einarbeitung bei geringen Strohmengen und trockenen Bedingungen; tiefere Einarbeitung bei hohen Strohmengen und nachfolgenden Bearbeitungsgängen und

 bei ungleichmäßigen Voraussetzungen Korrektur durch Strohmulcher, Striegel bzw. flache Bearbeitung mit der Kurzscheibenegge.

Eine Ablage von Stroh mit dem Pflug in 20–30 cm Tiefe ist ungünstig, da die Sauerstoffdiffusion bis in diese Tiefe nicht immer ausreichend gewährleistet ist. Dadurch kann es zu anaeroben Verhältnissen mit reduziertem Strohabbau (Strohmatten) kommen. Die gleichzeitige Gabe von Gülle und Jauche führt zu einer erhöhten Festlegung durch Bodenmikroorganismen und damit eventuell zu einer erhöhten Humusreproduktion. Generell wird die Humus reproduzierende Wirkung der Einarbeitung von Stroh überschätzt. Es gibt aber auch Versuche, die zeigen, dass das Einarbeiten von Stroh langfristig, insbesondere auf Sandböden, zu einem Humusabbau führt.

Sekundärrohstoffmittel. Die Kompostierung ist ein biologischer Prozess, bei dem eine Mischung von leicht verwertbarem organischem Material unterschiedlichster Herkunft aerob von Bakterien und Pilzen abgebaut wird. Dabei entsteht auch ein hoher Anteil an stabilen organischen Verbindungen, die den Humusgehalt von Böden steigern können. Heute erzeugt die Abfallwirtschaft in großtechnischen Kompostierungsanlagen aus Küchen- und Gartenabfällen, Bioabfall und Grünschnitt Komposte, die bei guter Qualität immer die Bodenfruchtbarkeit steigert. Durch seinen Nährstoffgehalt ist ausgereifter Kompost ein vollwertiger (Tab. 1.8), aber häufig sehr langsam fließender Nährstoffdünger, insbesondere wenn er das erste Mal auf einer Fläche eingesetzt wird.

Der Kompostierungsprozess kann aufgrund des Temperaturverlaufs in mehrere Phasen unterteilt werden. In der Anlaufphase der Kompostierung herrschen die mesophilen Organismen vor, die in einem Temperaturbereich von 10–45 °C in den ersten 12 bis 24 Stunden aktiv sind. Bei einer Selbsterwärmung über 45 °C werden ihre Keimzahlen wieder geringer und die Anzahl der thermophilen Organismen steigt bis zu einer Temperatur von 55 °C stark an. Werden über mehrere Tage Temperaturen von über 60 °C gehalten , kann von einer Hygienisierung des Kompostmaterials ausgegangen werden, d. h. pathogene Bakterien, Pilze und Unkrautsamen sterben ab. In der Abkühlungsphase unter 45 °C vermehren sich insbesondere die Actinobakterien, aber auch das Wachstum von Pilzen setzt wieder ein. Die Abbaugeschwindigkeit verlangsamt sich mit zunehmender Rottezeit und es treten gegen Ende vermehrt Umbauprozesse zu Huminstoffen auf. Bei Bioabfall kann innerhalb eines Zeitraums von zwölf Wochen mit einer Abbaurate von 40–70 % gerechnet werden. Grünabfälle, die einen hohen Anteil an Ast- und Heckenschnitt enthalten, erreichen im gleichen Zeitraum Abbauraten, die unter 30 % liegen können.

Das C/N-Verhältnis im Kompostmaterial ist für die Vermehrung der Mikroorganismen und somit für die Abbaugeschwindigkeit wichtig. Die Mikroorganismen benötigen Stickstoff für die Bildung neuer Zellsub­stanz. Bei einem Stickstoffüberschuss (enges C/N-Verhältnis), so kann es zur Bildung von NH3 kommen, wodurch sich auch der pH-Wert für den Abbau ungünstig nach oben verschiebt und das NH3 verloren geht. Ist dies der Fall, können z. B. Stroh oder Sägespäne mit einem weiten C/N-Verhältnis beigemischt werden. Wenn das C/N-Verhältnis zu hoch ist, können stickstoffreiche Materialien, wie z. B. Grasschnitt, zugeschlagen werden. Ein durchschnittliches C/N-Verhältnis von 20 bis 25 der Ausgangskomponenten hat sich als günstig für den Kompostierungsprozess erwiesen. Weitere Qualitätskriterien für Kompost sind die Abwesenheit von Schwermetallen und Störstoffen (z. B. Verpackungsmaterial aus Kunststoffen).

Qualitätskomposte steigern nicht nur die mikrobielle Aktivität in Böden, sondern viele der im Kompost vorkommenden Mikroben haben sogar eine unterdrückende Wirkung auf bodenbürtige Pflanzenkrankheiten (s. Kap. 1.2.4). Zahlreiche Bakterien und Pilze, die im Kompost vorkommen, sind natürliche Gegenspieler von Fusarien und Ascochyta-Erregern. Sie drängen die Erreger zurück und können sie zum Teil sogar abtöten. Dadurch werden die Pflanzen deutlich gesünder. Diese suppressiven Komposteffekte sind für eine Reihe von Krankheiten und Erregern beschrieben: wie z. B. für die Wurzeltöterkrankheit (Rhizoctonia solani) bei Kartoffeln, für Pythium-Arten als Erreger der Umfallkrankheit an Rote Beete und Rüben, wie auch für Keimlings- und Wurzelkrankheiten an Erbsen, Bohnen und Lein. Die Wirkung des Kompostes ist umso besser, je höher der Anteil im Boden ist. Im Ackerbau kann dieses Problem gelöst werden, indem der Kompost nur dort konzentriert ausgebracht wird, wo er gegen die Pilzkrankheiten wirken soll, also dicht am Keimling.

Als Grünguthäcksel werden die nicht kompostierten Garten- und Parkabfälle bezeichnet, d. h. vor allem Rasen-, Ast- und Heckenschnitt. In Abhängigkeit vom Holzanteil liegt das C/N-Verhältnis von Grünguthäcksel zwischen 30 und 60. Bei der maximal erlaubten jährlichen Ausbringmenge von 15 t Grünguthäcksel je Hektar werden ungefähr 10 kg P, 45 kg K, 13 kg Mg und 9 kg S in den Boden eingebracht (Tab. 1.8). Dabei ist der Nährstoffgehalt von den verwendeten Gehölzarten und dem Grünanteil im Häckselgut abhängig. Der Gehalt an Schwermetallen liegt meist unter den Werten von Bioabfallkompost. Aufgrund eines relativ weiten C/N-Verhältnis im Grünguthäcksel und einer damit verbundenen möglichen temporären N-Festlegung im Boden nach der Einarbeitung des Materials ist eine Ausbringung zu Leguminosen sinnvoll. Ein Einsatz von Grünguthäcksel bei Getreide kann sich aufgrund der N-Festlegung negativ auf die Ertragsbildung auswirken. Grünguthäcksel kann vor oder nach der Saat mit einem Kompoststreuer oder einem modifizierten Miststreuer appliziert werden. Obwohl holzreiches Grünguthäcksel in Getreide keine Düngewirkung hat, kann es durch den zusätzlichen Verdunstungsschutz, eine gesteigerte Infiltration von Niederschlägen und die Unkraut unterdrückende Wirkung zu Mehrerträgen kommen. Entscheidend für die Unterdrückung von Unkraut durch Grünguthäcksel ist eine flaches Einarbeiten und ein hoher Anteil an Nadelgehölz am Häckselgut. Nadelhölzer haben einen hohen Anteil an Harzen und Polyphenolen, die keimhemmend wirken. Die Saattiefe der Kultur sollte unter der Grünhäckselschicht liegen, da eine Beeinflussung der Keimung nicht ausgeschlossen werden kann.

Organische Handelsdünger. Es gibt eine ganze Reihe organischer Handelsdünger tierischer und pflanzlicher Herkunft, z. B. Horn- und Haarmehle, Maltaflor, Luzernemehl, Leguminosen-Schrote und andere, die insbesondere im ökologischen Gartenbau eingesetzt werden (Tab. 1.8). Über die langfristigen Auswirkungen auf die Bodenfruchtbarkeit ist wenig bekannt, es ist aber wahrscheinlich, dass sie eher positive als ne­gative Effekte haben, wenn sie nicht im Übermaß gegeben werden. In diesem Fall hätten sie alle negativen Wirkungen einer übermäßigen N-Düngung, da die meisten dieser organischen Handelsdünger einen hohen Gehalt an leicht mineralisierbaren organischen N-Verbindungen haben. Die N-Wirkung erfolgt in Abhängigkeit von Bodentemperatur, -feuchtigkeit, -durchlüftung und der Korngröße der eingesetzten Düngemittel in ein bis zwei Wochen bis zu mehreren Monaten. Trotz der hohen Gehalte an organischer Substanz von 85 % und mehr, ist die humussteigernde Wirkung dieser organischen Düngemittel gering, da deren organische Substanz leicht abbaubar ist.

Tab. 1.7 Mittlere Trockenmasse- und Nährstoffgehalte von organischen Düngemitteln (KTBL, 2009)
	TM (% FS)	N (kg/t FM)	P (kg/t FM)	K (kg/t FM)
Bioabfall-Kompost	60	18	2,6	12
Grünguthäcksel	40	3,2	0,9	1,7
Klärschlamm, dünnflüssig	5	1,3	0,7	0,2
Klärschlamm, dickflüssig	10	2,5	1,4	0,3
Kläschlamm, trocken	33	8,3	4,7	0,8
Hornmehl	85	130	36	31
Maltaflor	85	5	1,3	4,2
Luzernemehl	85	26,8	2,0	26
Leguminosenschrote	85	50	5,2	13
Agrobiosol	85	70	4,3	13
Bio-Vegetal	86	70	17	13
Neemkuchen	85	50	13	8,3
Phytoperls	85	65	26	8,3
Rapsschrot	85	55	11	13
Rhizinusschrot	85	55	8,7	13
Rüben-Vinasse	85	41,6	2,5	3,5
Umrechnung P2O5 = P x 2,3 und K2O = K x 1,2